为人类前沿探索增添星火之光,为人类文明进程贡献绵薄之力。孙耀庭经常在学校里听到这两句话。
西湖大学生而为使命而来,但孙耀庭没想到,这一天会如此真实地展现在自己眼前。
新冠疫情最紧张的时候,她所在的实验室几乎是全天24小时都在工作。她的导师郭天南不断鼓励他们说:“以后回想起来,你们肯定会怀念这段时光,因为我们是在为人类做贡献。”
读博三年,发了两篇Cell,参与了一项科研成果的转化落地,孙耀庭的开挂人生,才刚刚起步。
数据最强大脑 解开新冠重症预测密码
2020年春节,突如其来的新冠病毒让人类猝不及防,整个世界都为之摁下了暂停键。
孙耀庭所在的西湖大学郭天南实验室,是最先进的蛋白质组大数据实验室之一。他们迅速组建了一支22人的科研团队,攻关新冠患者的蛋白质分子病理:通过测量分析轻、重症患者血样中蛋白质与代谢物的差异变化,结合机器学习,提出一种早期预测重症的方法。孙耀庭因为在蛋白质组与人工智能交叉领域经验丰富,成为了数据挖掘组的主力。
当时,质谱的蛋白质数据和代谢组数据已经全部采集、解谱完毕,实验小组在新冠肺炎重症患者的血样中鉴定到93种特异的蛋白表达和204个特征改变的代谢分子。接下来,他们需要在这些数据中将标志性蛋白精准挖掘出来,然后用它们去训练人工智能程序。如果一切顺利,他们提出的这个机器学习结合蛋白与代谢物的方法就会获得快速预测新冠重症的能力。
“我那时候一天最多睡四五个小时,一不留神眼皮就打架。”孙耀庭是摇滚音乐发烧友,为了对抗瞌睡虫,她戴着降噪耳机,把音量开到最大,放着咚咚直响的重金属音乐,强行刺激自己亢奋,好专注于手头的数据分析。塑料餐盒每天凌晨在实验室门外堆成小山,又在白天某个无人注意的时刻悄无声息地消失。
在数不清多少次尝试后,孙耀庭试着剔除新冠重症引起的差异蛋白与流感引起的差异蛋白中重合的部分,数据突然从丑小鸭变成了白天鹅。她兴奋地发现,剩下的蛋白质主要集中在人体生理功能的三条通路上:血小板脱颗粒、巨噬细胞和补体系统。她又尝试剔除本身就有基础疾病的新冠重症患者、性别因素等十几种不同的数据分析方式,结果发现剩下的蛋白质依然指向同样的通路:血小板脱颗粒、巨噬细胞功能改变和补体系统激活!“郭老师,一定要注意这三个!”她兴奋地冲郭天南办公室大喊。
最终,郭天南团队筛选出重症患者特征性的22个蛋白质和7个代谢物。血清样本成分符合这一组合的患者,很可能是重症患者,或有很大可能性发展为重症病例。
(论文截图)
2020年7月9日,Cell在线发表了西湖大学郭天南团队与合作团队的题为“Proteomic and Metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera”的最新研究论文,这是全球范围内第一次从蛋白质与代谢物水平上,阐述新冠病毒感染人体后,轻重症患者血清中的独特分子变化的分析,孙耀庭作为共同第一作者参与其中。她一共参与发表了四项新冠相关研究,其中两篇论文发表在Cell杂志,这比她预想的高光时刻至少提前了十几年。
“新冠病毒对全人类的肆虐是贪婪且无情的,我能有机会在西湖大学抗疫攻坚工作中有所付出,是我这一生的荣耀!”
心流最佳状态 遇见惺惺相惜的西湖大学
积极心理学奠基人米哈里在《心流:最优体验心理学》提到:心流是一种最优体验,“心流”指我们在做某些事情时,那种全神贯注、投入忘我的状态。这种状态下,你甚至感觉不到时间的存在,在事情完成后会有一种充满能量且非常满足的感受。
这种体验,孙耀庭时常遇见,“我挺适合做科研的,过程让我很享受,就会有那种‘心流’的状态。”
一头干练利索的短发,是孙耀庭的标志性发型。同样干练利索的,是她对未来道路的笃定。孙耀庭本硕在大连医科大学读临床药学专业,曾在医院轮转一年的她,放弃了医院工作的机会。她更喜欢安安静静地潜心做科研,同时她觉得科研上的探索与进步同样也是救人的一种方式。
她第一次听说西湖大学,是在2017年。因为硕导的一句话:“我听说杭州有个西湖高等研究院,校长是施一公,这一定是一个做科研的好地方,你应该去试试。”
谨慎的孙耀庭上网查阅了浙江西湖高等研究院(西湖大学的前身)当时所有PI的资料,她惊喜地发现蛋白质组大数据实验室负责人郭天南和自己的经历很相似,都是医学背景,蛋白质组学研究方向又是自己感兴趣的。孙耀庭隔着屏幕都有种遇见知音的感觉。
2017年11月12日上午9点多,孙耀庭向郭天南老师发出了人生中至关重要的一封邮件。令她意想不到的是,当天晚上就接到了郭天南老师的电话:“你要不要来感受一下?”
2017年12月,提前写好硕士毕业论文的孙耀庭,迫不及待地来到西湖大学,之后通过考核如愿成为郭天南老师在西湖大学的第一届博士生。
“体验感特别好,我们实验室在1号楼,但我也经常在2号楼(工学院楼)、3号楼(生命科学学院楼)跑来跑去,跟不同领域的PI交流。像我跟工学院的李子青老师合作甲状腺项目,做蛋白质组学与人工智能方向交叉,不是小跨步,是真的大跨界。”孙耀庭说,“我觉得这种顺畅的交叉学科环境真的是西湖大学独有的。很明显,我的眼界不一样了。”
在郭天南实验室,同学背景五花八门。孙耀庭是学临床药学的,其他人有的学生物学,有的学化学,有的统计学……每位同学可能是所在领域的老师,又是其他学科分支的学生。不同学科背景的人在一个项目中戮力同心,各司其职、多学科合作。
跟归国不久的年轻导师做研究,是另一种奇妙体验。在孙耀庭眼里,郭天南像一个充满耐心的奶爸。“有一天他都戴好头盔、拎着公文包要走了,被我们三个学生叫住,他就一手拎包一手在白板写字,”孙耀庭笑着说,“过了半小时,觉得有点手酸,就放下包、解开头盔,又讲了半小时。讲到兴致处,有点热,脱下外套,又讲了一个小时。最后,那天讲到了晚上12点多。”那是关于质谱的蛋白质鉴定问题,加入西湖大学三年多的孙耀庭,如今直言那是个初级问题,郭老师却给予几小时的细致讲解,回忆起来让人怀念又感恩。
死磕最难时刻 甲状腺就是我的代表作
不经历风雨,怎么见彩虹?没有人能随随便便成功。在西湖大学如鱼得水的孙耀庭,同样经历过至暗时刻。
甲状腺研究是孙耀庭来到西湖大学的第一个研究,事实上,她之所以会被吸纳进新冠研究组,就是因为她在甲状腺项目中的出色表现。
数据显示,每5个人就可能有1个人患有甲状腺结节,而大约30%甲状腺结节在手术之前无法被明确诊断。孙耀庭的研究在试图补齐这块短板。她所在的郭天南实验室第一个把数千例蛋白质组学大数据和人工智能结合,从而实现对甲状腺结节的良恶性进行精准研判。
(甲状腺结节诊断方法)
“就是因为这个课题的研究,我后来又产生了N个问题,形成一个个独立的新课题,所以我现在同时在做七个甲状腺的课题。”
别看孙耀庭现在提起研究就很亢奋,其实她也有过几乎走不下去的低谷时光,她称之为“困住”的时刻。
博士生与本科生最大的区别是,博士生总是行走在无人区。尤其是西湖大学的实验室,研究的内容比较前沿,可参考的东西不多。“几十个蛋白去找关系网络,数量庞大,其可解释性已超过现有认知。常常当你觉得这个事情要结束了,发现还有下一个挑战,让你无力到怀疑人生。”
孙耀庭缓解焦虑的方式,是一遍遍刷文献。输入“甲状腺结节”,跳出来的所有文献,不管有用还是没用,她都拿来一遍遍反复看。做笔记、写总结、找规律,强迫自己去思考。她还写科研日记,记录下和甲状腺有关的灵感掠影。这些解压方式,让她慢慢从“困住”的状态中释放出来。
熬过了“困住”的低谷期,她又找回了“心流”的状态,积极投入到郭天南实验室和工学院的李子青教授以及20家医院的科研合作中,成功开发了准确性高达90%的新型辅助诊断方法。
“我觉得如果博士期间需要一篇代表作的话,甲状腺研究就是我的代表作。”孙耀庭自信地说,“我对未来的期待就是能把我的研究转化到临床上,如果能挽救那些过度诊断或过度治疗的甲状腺的话,将是一件功德无量的事情。” read more